JP2023504727A - 内燃機関用スライド弁を有する燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃焼室に間欠的に燃料を噴射するための燃料噴射弁に関し、この弁は、摺動嵌合部（40）によって案内されるスライド弁体（42）を有する。スライド弁体には、長手軸（38）を中心とし、制御室（32）に面する第１の端面（44）から延びる止まり孔状の凹部（70）が形成されている。凹部の底部（72）からは、スロットル入口（66）およびスロットル通路（48）の両方が第２の端面（46）に通じている。スロットル通路（48）は、同様にスライド弁体（42）に形成されたスロットル入口（64）を介して高圧室（20）に連通することが可能である。スライド弁体(42)が制御体(50)に当接すると、スロットル導入部(66)は閉じられ、スロットル通路(48)と制御通路(58)は連通する。しかし、スライド弁体（42）が制御体（50）から離昇すると、噴射プロセスを終了するために、隙間（68）が形成されてスロットル導入部（66）が露出し、その結果、燃料が高圧室（20）からスロットル導入部（66）およびスロットル通路（48）を通って制御室（32）に流入することができる。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載された内燃機関の燃焼室に燃料を間欠的に噴射する燃料噴射弁に関する。

この種の燃料噴射弁は、欧州特許出願公開第１２７３７９１号から公知である。この文献の図６に示されている燃料噴射弁は、中空円筒形のスリーブの摺動嵌合部に案内されるスライド弁体を有し、このスライド弁体は、制御室に面する第１の端面と、第１の端面と反対側の第２の端面を有している。スロットル導入部は、第２の端面から第１の端面まで延びている。ここで、スロットル導入部は、第２の端面から距離をおいて、さらに第１の端面からも距離をおいて、スロットル狭窄部を有している。さらに、スロットル導入部における距離と対応する同一の距離にさらなるスロットル狭窄部を有するスロットル通路が、第１の端面から第２の端面へ延びている。スライド弁体には、半径方向に延びてスロットル通路に通じるスロットル入口が形成されている。固定された位置に配置された制御体は、その前面がスライド弁体に対向し、スライド弁体の第２の端面と相互作用するスライド弁座を形成している。制御体は、前面から続く制御通路を有し、制御通路は、スロットル通路に常時連通し、パイロット弁によって低圧室に連通可能であり、かつ低圧室から分離可能である。スロットル通路と制御通路は、スロットル入口を介して高圧室と常時連通する。スライド弁体がスライド弁座から離れると隙間ができ、この隙間からスロットル通路と制御通路、さらにスロットル入口が高圧室に連通する。

スライド弁体の第２の端面と制御体の前面との密着面が偏心して形成されているため、燃料噴射弁の噴射動作終了時の応答性に遅れが生じる。さらに、スライド弁体を正確に形成しなければならず、特にスロットル入口のスロットル狭窄部、スロットル通路、およびスロットル入口を非常に小さな公差で製造しなければならないため、製造が複雑である。

そこで、本発明の目的は、この種の燃料噴射弁を、製造が簡単でありながら応答遅れが最小となるように、開発することにある。

この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴を有するこの種の燃料噴射弁の場合に達成される。

内燃機関の燃焼室に燃料を間欠的に噴射する燃料噴射弁は、最大で２００Ｍｐａ（２０００ｂａｒ）以上の非常に高い圧力がかかる燃料の高圧入口と、噴射弁座とを有するハウジングを有する。

ハウジングの内部には、高圧入口から噴射弁座へ高圧室が延びている。

噴射弁部材は、ハウジング内に長手方向に移動可能に配置される。噴射弁部材は、閉鎖ばねの力によって噴射弁座の方向に付勢され、噴射弁座と相互作用するように設計されている。非作動状態において、噴射弁部材は、噴射弁座に当接し、それによって、高圧室から内燃機関の燃焼室への燃料の噴射を既知の方法で阻止する。噴射動作を開始するためには、噴射弁部材は、閉鎖ばねの力に対抗して、噴射弁座から離昇する（持ち上げられる）。噴射動作を終了するには、噴射弁部材が再び噴射弁座に当接する。

噴射弁部材には複動式の制御ピストンが形成され、制御ピストンは、噴射弁座側に向かう面が高圧室の境界を定め（区画し）、噴射弁座から離れる側に向かう面が制御室の境界を定める（区画している）。

好ましくは、制御室は、制御ピストンが摺動式に密着して案内され、閉鎖ばねが支持される好ましくは中空円筒形のスリーブによって周方向に境界が定められ、閉鎖ばねは、噴射弁部材の他端に支持されて、そのばね力を噴射弁部材に対して噴射弁座の方向に作用している。

スリーブの代わりに、制御ピストンをハウジング自体、またはハウジング内に配置された別形状の部品にスライド式に案内するものであっってもよい。この場合、ハウジングまたは部品は、制御室を円周方向に区画する。

スライド弁体は、長手軸を定める好ましくは密接状態の嵌合部（摺動嵌合部）内を、長手軸の方向に自由に移動可能に案内される。スライド弁体は、制御室側を向いた、制御室の境界を定める第1の端面と、長手方向において、第1の端面から離れる方向を向いた、したがって制御室から離れる方向を向いた第2の端面を有する。

スライド弁体は、好ましくは、長手軸に対して少なくとも略回転対称である外壁を有する。

この摺動嵌合部も、任意選択で、スリーブ、あるいは、ハウジングまたは部品に形成される。

さらに、ハウジングには、制御体がハウジングに対して固定されて配置される。制御体は、その前面がスライド弁体と向かい合うようにされてスライド弁体の第２の端面と相互作用するスライド弁座を形成するものである。

好ましくは、スリーブは、スリーブに作用する閉鎖ばねのばね力によって制御体に同説して保持される。

さらに、スライド弁体は、第１の端面と第２の端面との間に配置されるスロットル通路を有する。

この制御体は、その第１の端面から延び、スロットル通路に連通し（流体接続され）、他端がパイロット弁によって低圧室に連通されかつ低圧室から分離可能な制御通路を有する。

制御通路には好ましくは狭窄部が存在し、この狭窄部は、制御通路の低圧室側を向いた端部領域に配置される。

制御通路およびスロットル通路は、少なくとも噴射動作を終了させるために、スライド弁体に形成されるスロットル入口を介して高圧室に、好ましくは常時、連通され得る。

スライド弁体は、さらに、第２の端面から延びて制御室に通じ、スライド弁体が制御体に当接したときに制御体によって閉じられるスロットル導入部を有している。

スライド弁体が制御体から離昇する（持ち上がる）と、スライド弁体と制御体との間に隙間が形成され、その隙間を介してスロットル通路、制御通路、およびスロットル導入部が高圧室に連通する。スライド弁体が制御体に当接しているときは、この隙間は閉じられている。

この隙間を高圧室に連通させるために、スリーブは、任意選択で、その制御体側を向いた端部領域に、高圧室に連通する通路を有する。

本発明によれば、スライド弁体に凹部が形成される。凹部は、第１の端面から延び、止まり穴の形態であり、長手軸を中心として、好ましくは回転対称に形成されている。

凹部、好ましくは平坦であり長手軸に対して直角に広がるその基部、から、スロットル通路が第２の端面に向かって延び、第２の端面から発したスロットル導入部は、好ましくはその基部の領域で上記凹部に通じる。

この凹部は、スライド弁体の第１の端面から延びるため、凹部の容積は制御室の一部となる。

この凹部により、スロットル通路とスロットル導入部の両方を従来技術から知られているよりも短く設計することが可能になり、その製造が簡素化される。

さらに、スライド弁体の本発明による設計は、スロットル通路とスロットル導入部を互いに近接して、長手軸の近傍に形成することを可能にする。制御体とスライド弁体との間の長手軸に対してかなりの偏心を伴って形成される付着面は、それによって回避することができ、付着面は、先行技術と比較してより小さな偏心を有している。これらの手段により、燃料噴射弁の応答動作は、先行技術に比較して改善される。第１に、応答中の遅延がより小さく、すなわち、噴射操作を終了するための応答動作がより迅速である。第２に、圧力分布が対称である結果、スライド弁体の運動の安定性も向上し、これは特に多重噴射の場合に重要であり、同一設計の燃料噴射弁の作動を均等化する。

好ましくは、スロットル通路は、好ましくはポケット状の窪みを有する。この窪みは、スライド弁体に形成され、第２の端面に向かって開口し、スロットル通路の絞り（スロットル）効果を発揮するスロットル部分と、存在する場合にはスロットル入口と、の両方に通じる。スロットル部分は、好ましくは、上記凹部からこの窪みまで直線的に延びている。

この窪みにより、スロットル通路および任意選択でそのスロットル部分を長手軸の近傍に配置することが可能になり、それにもかかわらず、制御通路とスロットル通路との間の常時連通を確保することができるようになる。さらに、この窪みにより、必要に応じて存在し、好ましくは長手軸に対して半径方向に延びるスロットル入口を小さな長さで形成することが可能となり、同様にスライド弁体の簡単な製造を支援することになる。

上記凹部および任意選択で上記窪みの結果として、スロットル通路またはそのスロットル部分の長さが先行技術と比較して縮減されることによって、スロットル通路またはそおスロットル部分を、その全長にわたって一定の断面または円錐形に形成することが可能になる。円錐状に形成された場合、先細り部分は、第１の端面から、したがって制御室から第２の端面へ向かう方向に延びる。

さらに、流れの安定性と均一性を向上させるために、制御室からスロットル通路またはそのスロットル部分への入口縁を丸めることも可能である。

スロットル導入部は、スロットル通路またはそのスロットル部よりも断面が大きいため、全長にわたって一定の断面で形成することができる。

スロットル入口インレットが存在し、後者が窪みに通じている場合、その全長にわたって一定の断面にまたは円錐状に形成されていることが好ましい。円錐状に形成されている場合、先細り部分は窪みに向かう方向に延びる。さらに、流れの安定性と流れの均一性を向上させるために、スロットル入口の入口縁を丸め、入口縁を高圧室に面するようにすることも可能である。スロットル入口の長さが短いため、有利な製造が可能となる。

第２の端面を上面から見たとき、窪みは、好ましくは、角が丸められた長方形の形態を有し、好ましくは、長手方向の辺が長手方向の軸に対して半径に平行に延び、短辺が長手方向の軸に対して直角に延びている。

スロットル部分は、好ましくはその半径方向内側の端部に隣接する位置で窪みに通じている。さらに、この実施形態は、スロットル入口の長さを特に小さくすることを可能にする。

スロットル通路、任意選択でそのスロットル部分、およびスロットル導入部は、好ましくは長手方向と平行に直線的に延び、これにより、単一の機械設定を使用してスロットル通路およびスロットル導入部を製造することができる。

さらに、窪みとスロットル導入部の間の距離は、それらの間にある仕切りが長手軸の方向に測って短い長さしかないため、小さくすることができる。

スロットル導入部は、好ましくは、その壁が長手軸に少なくともほぼ沿って、またはそれに隣接して延びる。その結果、わずかな偏心と、長手軸に対して少なくとも実質的に回転対称である付着面の設計とが許容される。

スロットル通路と窪みは、スロットル導入部に関して直径方向に配置することが好ましい。これにより、省スペースの設計が可能となる。

第２の端面は、好ましくは、スロットル導入部の第２の端面側の口の周りを延びる環状の閉じた（自己完結型の）口部封止ビードと、スライド弁体の半径方向の外壁に沿って走る閉じた（自己完結型の）リング封止ビードとを有する。口部封止ビードとリング封止ビードは、スライド弁体が制御体に当接するとき、制御体のスライド弁座とシール状態で相互作用するように設計される。

口部封止ビードおよびリング封止ビードは、長手軸方向に測定して高さが小さいものである。

好ましくは、半径方向内側の口部封止ビードと半径方向外側のリング封止ビードは、端部窪みの境界を定める。端部窪みは、環状円盤の形をしており、その中にスロットル通路が通じ、任意選択でそこから上記窪みが延びている。

本実施形態により、スライド弁体と制御体の封止面を小さくすることができ、付着力をさらに低減することができる。

スライド弁座を形成するコントロールボディの前面側は、平坦であることが好ましい。これにより、制御体の製造が容易になり、スライド弁座の密閉性が確保される。

上記凹部内には、ばね要素が配置され、このばね要素は、一方の側がスライド弁体に指示され、他方の側が噴射弁部材に支持されることが好ましい。

このばね要素の目的は、スライド弁体と制御体の圧縮力比をバランスよく保つことである。

この凹部は、好ましくは、ばね要素の端部がその端部の側で支持される肩部を有する。その結果、流れに悪影響を及ぼす、ばね要素とスロットル通路およびスロットル導入部のばね要素の側の口との間の衝突が防止される。

さらに、ばね要素は、先行技術よりも小さくすることができ、制御室の容積を減らすことができるため、特に噴射動作が起動されたときに、より迅速な応答動作を行うことができる。

第1の端面から長手軸方向に沿って測定された深さ、すなわち第１の端面から凹部の底部までの深さは、スライド弁体の第１の端面と第２の端面との間の距離の少なくとも半分であることが好ましい。この深さは、好ましくは、上記距離の少なくとも約４分の３である。

これにより、第１に、スロットル通路の長さおよびスロットル導入部の長さを非常に短くすることができ、第２に、ばね要素のほとんどを収容することが可能となる。

凹部の最小断面は、スロットル導入部の流路断面とスロットル通路の流路断面の和の少なくとも５倍であることが好ましい。その結果、スロットル導入部およびスロットル通路に関する限り、凹部は、燃料のためのスロットル狭窄部を構成しない。

好ましくは、スロットル通路および制御通路は、好ましくは常時、しかし少なくとも噴射動作を終了させるために、スライド弁体に形成されたスロットル入口を介して高圧室に連通している。これにより、制御通路が閉じられると、燃料がスロットル入口を通って流れることができるため、噴射動作の非常に迅速な終了に役立つ。

スライド弁体は、好ましくは、半径方向外側で、第２の端面に隣接する端部領域に、高圧燃料が作用する外周テーパ部を備えている。これにより、圧縮力効果を有する環状面が生成され、これにより、制御体から離れ、制御室に向かう圧縮力がもたらされる。

これにより、スロットル入口が省略されている場合は、スライド弁体が制御体から離昇し、噴射動作が終了する。

スロットル入口が存在する場合、燃料の追従流の結果、噴射動作を終了するために制御通路が閉じられると、第２の端面の圧力が非常に急激に上昇する。このため、スライド弁体は制御体から急激に離昇し、噴射動作は非常に迅速に終了する。

スロットル入口が存在せず、噴射動作を終了させるために、制御通路が閉じられると、上記の圧縮力とともに第２の端面に作用する燃料の力が、制御室内の燃料および任意選択で存在するばね要素によってスライド弁体に作用する力よりも大きくなると同時に、スライド弁体が制御体から離昇する。スライド弁体が制御体から離昇すると同時に、燃料が、結果として形成された隙間とスロットル導入部とスロットル通路とを介して制御室内に流入し、これにより制御室内の圧力の急速な上昇と、噴射弁部材の噴射弁座への関連する移動がもたらされる。

この変形例の利点は、噴射動作中に高圧室から制御通路に燃料が流れ込むことがないため、噴射弁を制御するための燃料消費量が少なくなることである。さらに、噴射動作を引き起こすために制御通路が開かれるとき、制御室内の圧力消散がより迅速に行われ、噴射弁部材の噴射弁座からの離昇が迅速に行われることにつながる。

本発明は、純粋に模式的に図示される例示的な実施形態を参照して、より詳細に説明される。

図１は、内燃機関の燃焼室に燃料を間欠的に噴射するための燃料噴射弁を通る縦断面を示す図である。 図２は、図１に対して拡大された縦断面図であり、長方形ＩＩで示された燃料噴射弁の詳細を示す図である。 図３は、図２に対して拡大された縦断面図であり、長方形ＩＩＩで示された燃料噴射弁の詳細を示す図である。 図４は、図１～図３に示す燃料噴射弁のスライド弁体を通る縦断面を示す図である。 図５は、図４のスライド弁体の上面図である。 図６は、図４および図５に示すスライド弁体を上方から見た斜視図である。 図７は、図４～図６に示すスライド弁体を透明化して下方から見た斜視図である。

すべての図において、互いに対応する構成要素には常に同じ参照符号を使用する。

図１～図３に縦断面を示す、内燃機関の燃焼室１２に燃料を間欠的に噴射するための燃料噴射弁１０は、一端に高圧入口１６が形成され、他端に噴射弁座１８が形成されたハウジング１４を有する。ハウジング１４の内部には、高圧入口１６から噴射弁座１８に至るまで高圧室２０が延びている。

非常に高圧の燃料が高圧入口１６から高圧室２０に公知の方法で供給される。

針状に構成され、噴射弁座１８と相互作用する噴射弁部材２２が、ハウジング１４内に長手方向に移動可能に配置され、案内される。閉鎖ばね２４は、噴射弁部材２２に支持され、噴射弁座１８の方向にばね力をもって噴射弁部材２２に作用する。

噴射弁部材には、噴射弁部材２２の噴射弁座から離れる方向を向いた端部領域に、複動式の制御ピストン２６が形成されている。この制御ピストンの、噴射弁座１８側を向いたピストン面２８は、高圧室２０の境界を定め、したがって高圧燃料によって作用される。制御ピストン２６は、その噴射弁座１８から離れる方向を向いた端面３０で、制御室３２の境界を定める。

制御ピストン２６は、長手軸３８に関して回転対称に形成された中空円筒形の制御スリーブ３６内の密接部３４に摺動自在に案内される。図示されている例示的な実施形態では、長手軸３８は、ハウジング１４の長手軸および噴射弁部材２２の長手軸に一致する。

制御スリーブ３６は、制御室３２の周方向の境界を定める。制御スリーブ３６の、噴射弁座側を向いた端部には、閉鎖ばね２４が支持される。

制御スリーブ３６内の、長手軸３８を定める細長い摺動嵌合部４０内には、円筒状のスライド弁体４２が長手軸３８の方向に移動可能に案内される。

スライド弁体４２は、制御室３２ひいては制御ピストン２６側を向いた第１の端面４４と、この第１の端面の反対側の、ひいては制御ピストン２６から離れる方向を向いた第２の端面４６とを有している。第１の端面４４と第２の端面４６との間には、スロットル通路４８が配置されている。

ハウジング１４内には、制御体５０がハウジングに対して固定されて配置されている。この制御体は、スライド弁体４２側を向いた、図示の例では平坦面であるその前面５２により、スライド弁体４２の第２の端面４６と相互作用するスライド弁座５４を形成している。

制御スリーブ３６は、制御体の前面側の端部で制御体５０の前面５２に当接し、閉鎖ばね２４によってそこに接触した状態に維持される。制御スリーブ３６は、この側の端部領域に、高圧室２０に連通する少なくとも１つの通路５６を有している。

制御体５０内には、制御通路５８が前面５２から制御体５０を通って延びている。この制御通路は、制御体５８の前面５２から離れる側で、パイロット弁６０によって低圧室６２に接続可能であり、かつ低圧室から分離可能である。制御通路５８の最も狭い箇所は、制御通路５８の低圧室に面する端部部分に位置している。

低圧室６２に流入した燃料は、公知の方法で、燃料戻りラインを介して燃料タンクに再循環される。

スロットル通路４８と制御通路５８は、互いに常時連通している。

さらに、スロットル通路４８と制御通路５８は、スライド弁体４２に形成されたスロットル入口６４を介して、（図示の例示的実施形態ではすなわち制御スリーブ３６の通路５６を介して）、高圧室２０に常時連通している。

さらに、スライド弁体４２は、第２の端面４６から延びて制御室３２に通じるスロットル導入部６６を有する。このスロットル導入部は、スライド弁体４２が制御体５０に当接したときに閉じられる。

スライド弁体４２が制御体５０から離れると、両者の間に隙間６８が形成される。この隙間は同様に通路５６を介して高圧室２０に連通し、これを介してスロットル通路４８および制御通路５８に加えてスロットル導入部６６が高圧室２０に連通する。

スライド弁体４２には、第１の端面４４から延び、長手軸３８に対して回転対称に形成され、止まり孔の形態とされた凹部７０が形成されている。凹部７０の、長手軸３８に対して直角に延びる基部７２から、スロットル通路４８が第２の端面４６へと延びている。さらに、スロットル導入部６６は、基部７２の領域で凹部７０に、したがって制御室３２に通じている。

次に、スライド弁体４２について、それを異なる態様で示す図４～図７を追加で参照しつつ、より詳細に説明する。

図示されている例示的な実施形態では、スロットル通路４８のスロットル部分７４とスロットル導入部６６は、連続して円筒形の形状を有し、長手軸３８に平行に延びている。スロットル導入部６６は、長手軸３８に隣接しており、スロットル部分７４は、長手軸３８から半径方向の距離を置いて、直径に沿って反対側に延びている。

また、スロットル部分７４を、好ましくは全長にわたって、凹部７０から円錐状のテーパ形状とするように、および／または基部７２とスロットル部分７４の間の稜を丸めるように設計することもできる。

スロットル部分７４は、ポケット状の窪み７６に通じている。この窪みは、スロットル通路４８に属し、第２の端面４６からスライド弁体４２に凹設される。

長手軸３８に対して半径方向に延びるスロットル入口６４も、ポケット状の窪み７６に通じている。

スロットル入口６４の半径方向外側の口部と、その直径に沿った反対側には、燃料の低損失な流入と対称的な圧縮力比を確保するとともに、スロットル入口６４のより良い加工を可能にするために、接線方向に延びる角削ぎ部７８がそれぞれの場合にスライド弁体４２に凹設される。

第２の端面４６に向かって全面にわたって開口しているポケット状の窪み７６は、丸みを帯びた辺を有する直方体状に形成されている。長辺８０は、スロットル入口６４がそれを中心として形成される半径と平行に延びている。短辺８２は、それに対して直角に延びる。スロットル通路４８は、半径方向内側では、したがって、軸方向全長にわたってスロットル導入部６６から薄い壁によって分離されている。

あるいは、第２の辺を上面視で半円状に形成することも可能である。

第２の端面４６は、スロットル導入部６６の第２の端面側の口部８４の周囲に延びる閉じた環状の口部封止ビード８６を有する。第２の端面４６は、スライド弁体４２の半径方向外側の側面８８に沿って、閉じた円形のリング封止ビード９０を有する。口部封止ビード８６とリング封止ビード９０の軸方向自由端の環状の封止面は、長手軸３８に対して直角に広がる共通の平面内にある。口部封止ビード８６およびリング封止ビード９０は、制御体５０の前面５２によって形成されたスライド弁座５４と相互作用する。

環状円盤の形をした端部窪み９２は、内側においては口部封止ビード８６によって半径方向に境界が定められ、外側においてはリング封止ビード９０によって半径方向に境界が定められている。ポケット形状の窪み７６は、端部窪み９２に向かって全表面積にわたって開口している。

端部窪み９２の深さ、したがって口部封止ビード８６および環状の封止ビード９０の高さは小さく、例えば０．０５ｍｍから０．２０ｍｍの間である。

特に図３、図４から図７に示されるように、スライド弁体４２の図示された実施形態では、制御体５０に対するスライド弁体４２の回転位置に関わらず、第２の端面４６の領域で制御通路５８とスロットル通路４８との間の常時連通が保証される。さらに、口部封止ビード８６とリング封止ビード９０によって形成される環状封止面は、半径方向の幅が小さいため、一方では、スライド弁体４２と制御体５０との間の付着が少なく、他方では、スライド弁体４２が制御体５０に当接しているとき、高圧室２０に対する良好な封止効果が得られることにつながる。

完全を期すために、第２の端面４６に隣接する端部領域において、側面８８は、スライド弁体４２のこの側の端部に向かって、図示の例示的実施形態では円錐状に先細りし、角削ぎ部７８に達する外周テーパ部１４８を備えるように形成されていることに言及するべきであろう。

これにより、この領域では、スライド弁体４２の周囲に常に高圧の燃料が存在するため、スライド弁体４２に対称的な油圧力が作用することになる。

この効果は、この側の端部領域において制御スリーブ３６の内側に半径方向に存在し、通路５６を介して高圧室２０に連通する環状凹部９４（図３参照）によって補完される。

外周テーパ部１４８の結果、外径Ｄ１および内径Ｄ２（図４参照）の圧縮力作用環状面が存在し、燃料が高圧で作用する。その結果、高圧燃料によって発生する圧縮力が、スライド弁体４２が制御体５０に当接しているとき、制御体５０から離れる方向かつ制御室３２に向かう方向に作用する。直径Ｄ１は、摺動嵌合部４０の直径に対応し、直径Ｄ２は、リング封止ビード９０の外径、したがってスライド弁座５４の外径に対応する。

スライド弁体４２の凹部７０は、その全長にわたって円形の断面を有し、長手軸３８の方向に測定して、第１の端面４４から、第１の端面４４と第２の端面４６との間の距離Ａの約４分の３の長さＬにわたって延在する。凹部７０は、第１の端面４４と第２の端面４６との間の略中央に、断面を狭める肩部９６を有しており、その肩部上に、図１～図３に示すように、ばね要素９８が支持されている。

凹部は、第１の端面４４から測定すると第１の端面４４と第２の端面４６との間の距離Ａの約３分の１のところに、円錐テーパ部１００を有している。これにより、ばね要素９８は、円錐テーパ部１００と肩部９６との間のこの側の端部領域によって確実に保持されるが、第１の端面４４と円錐テーパ部１００との間でスライド弁体４２に接触することはない。

図示されている例示的な実施形態では、凹部７０の肩部９６と基部７２との間の円筒形の部分における凹部７０の最小の断面は、スロットル導入部６６の断面とスロットル通路４８の断面の合計の約８倍である。第１の端面４４から肩部９６までの領域では、ばね要素９８を使用した場合でも、この比率はさらに大きくなっている。その結果、凹部７０は、スロットル導入部６６およびスロットル通路４８を流れる燃料に対して絞り（スロットル）効果を有しない。

第１の端面４４の実施形態は、図４および図７に特に明瞭に示されている。第１の端面４４には、周方向に均一に分布し、軸方向に突出し、端部窪み１０２によって互いに分離されている６つの台形状の係止カム１０４が形成されている。第１の端面は、これらの係止カム１０４がなければ平坦である。係止カム１０４は、制御スリーブ３６の内側に形成されている係止肩部１０６（図３参照）と相互作用するように設計されている。このように第１の端面４４にスプール弁体４２を形成することにより、圧力条件の結果、スプール弁体４２が停止肩部１０６から制御体５０に向かって離れようとするときに、停止肩部１０６とスプール弁体４２との間の付着力を最小にすることができる。

図２および図３に示すように、噴射弁部材２２のスライド弁体４２側を向いた端面３０には、ばね要素９８の端部領域にこの領域画側で把持される突出ノブ１０８が中心に形成されている。その結果、ばね要素９８は、この端部側でも中心に保持される。

ばね要素９８によって発生するばね力は、閉鎖ばね２４のばね力に比べて小さいが、スライド弁体４２の両側で油圧が均衡しているとき、スライド弁体４２を制御体５０に確実に当接させる。

したがって、スライド弁体４２は、係止肩部１０６と制御体５０との間で、図３においてＨ２で示されるストロークだけ往復移動することができる。図３は、スライド弁体４２が係止肩部１０６に当接し、したがって最大ストロークＨ２だけ制御体５０から離昇した状態を示している。

さらに、噴射弁部材２２の最大ストロークは、図３においてＨ１で示されている。図３に示す位置では、噴射弁部材２２は、噴射弁座１８上に位置している。しかし、この最大ストロークＨ１は、スライド弁体４２が制御体５０に当接している場合にのみ可能である。

噴射動作中に、噴射弁部材２２の制御ピストン２６がスライド弁体４２に当接する場合にも、係止カム１０４によって、スライド弁体４２と噴射弁部材２２との間の密着状態を最小限に抑えることが確保される。

制御ピストン２６の密接部３４は、２μｍ～１０μｍの公差を有し、スライド弁体４０の摺動嵌合部４０も同様に２μｍ～１０μｍの公差を有する。スライド弁体４２のストロークＨ２は、内燃機関の燃焼室１２の大きさに応じて、約０．０４ｍｍ～約０．１０ｍｍとされ、噴射弁部材２２のストロークＨ１は約０．３０ｍｍ～約０．５０ｍｍとされる。

また、内燃機関の燃焼室１２の大きさに応じて、例えば、スロットル導入口６６の直径は、約０．３０ｍｍ～約０．８０ｍｍ、スロットル部分７４の直径は、約０．１０ｍｍ～約０．２５ｍｍ、スロットル入口６４の直径は、約０．１０ｍｍ～約０．２５ｍｍ、制御通路の最も狭い箇所の直径は、約０．２０ｍｍ～約０．４５ｍｍとされる。

以下、図１～図３に示す燃料噴射弁１０の残りの構成要素について説明する。

ハウジング１４は、実質的に円筒形の収容体１１０を有し、その表面には、高圧入口１６が形成されている。、内部収容室１１２を形成する止まり穴の態様のボアが、高圧入口１６から、収容体１１０の高圧入口から離れる方向を向いた端部領域まで延びている。

燃料用のカップ状フィルタ１１６を有する円錐台状のキャリア１１４は、高圧入口１６から止まり孔の態様で上記ボアに挿入される。キャリア１１４は、国際公開第２０１４／１３１４９７号から公知であるように、逆流防止弁を有する弁キャリアとして設計することもできる。

燃料通路１１８の一部は、内部収容室１１２を形成する止まり孔状のボアの底部から、収容体１１０のボアの底部側の端面まで、長手軸３８に対して半径方向外側に向かって斜めに延びている。

燃料通路１１８のこの部分に関して、長手軸３８に対して半径方向反対側には、ボア1１２０が、収容体１１０の燃料通路１１８側の端面から電気制御ポート１２２に向かって延びている。ボア１２０内には、パイロット弁６０を制御するための電気制御ライン１２６が、制御ポート１２２から接続プラグ１２４まで延びている。

ハウジング１４の中間体１３０には、一般に知られている電磁アクチュエータ１２８が収容されており、この中間体は、高圧入口１６から離れる方向を向いた端面において収容体１１０に密接している。アクチュエータ１２８のコイルは、コネクタプラグ１２４に電気的に接続されている。

燃料チャネル１１８の第２の部分は、アクチュエータ１２８の横を、中間体１３０を通って長手軸３８と平行に延びている。

パイロット弁６０は、制御通路５８を低圧室６２に連通するため、または制御通路を低圧室から分離するために、アクチュエータ１２８によって作動されるタペット１３２（図２および図３）を有している。完全を期すために、収容体１１０に対する中間体１３０の回転位置は、位置決めピンによって固定されることに言及するべきであろう。

中間体１３０の収容体１１０から離れる方向を向いた端面には、噴射弁座１８が形成されたノズル体１３４がシール状態で配置される。

ユニオンナット１３６は、ノズル体１３４の外側肩部に支持され、自身に中間体１３０を受け入れる。そして、ユニオンナット１３６は、ノズル体１３４が中間体１３０にシール状態で配置され、中間体１３０が収容体１１０にシール状態で配置されるように、その内ネジが収容体１１０の外ネジに巻きつけられている。

ノズル体１３４において、燃料通路１１８の第３の部分は、中間体１３０内の第２の部分から半径方向内側に斜めに延びて、長手軸３８に関して回転対称に形成された制御凹部１３８に入る。制御凹部１３８は、ノズル体１３４の中間体１３０側を向いた端面から噴射弁座１８にまで延びる。

制御凹部１３８の中間体１３０側を向いた端部領域には、中間体１３０の端面に制御体５０がシール状態で配置される。制御体５０の回転位置は、一端が制御体５０に挿入され、他端が中間体１３０に係合する位置決めピン１４０によって定められる。

さらに、位置決めピン１４２が、一端がノズル体１３４に、他端が中間体１３０に係合されて、ノズル体と中間体の相互の回転位置を固定する。

制御凹部１３８、燃料通路１１８、および内部収容室１１２は、高圧室２０を形成する。

ノズル体１３４の噴射弁座１８側を向いたガイド部には、制御凹部１３８が円筒状に形成されている。制御凹部１３８に位置する噴射弁部材２２は、周方向に互いに離れて配置され、長手軸３８方向に延びる複数のガイド突起１４４によって、ガイド部に接して長手軸３８方向に移動自在に案内される。燃料は、ガイド突起１４４の間を実質的に妨げられることなく、噴射弁座１８まで通過することができる。

円錐状に設計された噴射弁座１８の下流には、ノズル体１３４に公知の方法でノズル通路１４６が形成されており、燃料は、このノズル通路を通って噴射動作中に燃焼室１２に噴射される。

制御凹部１３８の中央部には、閉鎖ばね２４によって制御体５０に当接した状態に保たれる制御スリーブ３６が位置しており、閉鎖ばね２４の他端は噴射弁部材２２に支持されている。

さらに、上述したように、制御スリーブ３６には、複動式の制御ピストン２６と、この制御ピストン２６と制御体５０との間で摺動嵌合部４０内を案内されるスライド弁体４２の両方が配置されている。

燃料噴射弁１０は、以下のように機能する。
非作動状態において、パイロット弁６０は、制御通路５８を低圧室６２から分離している。スライド弁体４２は、その第２の端面４６を制御体５０の前面５２にシール状態で当接させて、配置される。高圧燃料は、制御室３２内、制御通路５８内、スロットル導入部６６内、スロットル通路４８内、および端部窪み９２内に存在し、噴射弁部材２２は、噴射弁座１８に当接するように配置される。

噴射動作を引き起こすために、アクチュエータ１２８に通電すると、その結果、パイロット弁６０は、タペット１３２を制御体５０から離昇させることによって、制御通路５８を低圧室６２に連通させる。制御通路５８の最も狭い油圧断面がスロットル入口６４の流路断面よりも大きいため、燃料は、スロットル通路４８を通って制御室３２から低圧室６２に流出し、これにより制御室３２2内の圧力が急速に低下し、噴射弁部材２２が噴射弁座１８から離昇することになる。噴射弁部材２２が噴射弁座１８から離昇すると同時に、高圧の燃料がノズル通路１４６を通って燃焼室１２に噴射される。

噴射動作を終了するには、アクチュエータ１２８を非通電にし、その結果、パイロット弁６０のタペット１３２を制御体５０に再当接させ、それによって制御通路５８を閉じる。燃料は、もはや低圧室６２に流れ出ることはできないが、スロットル入口６４を通って流れるため、制御通路５８、窪み７６、したがって端部窪み９２内の燃料の圧力は、スロットル通路４８のスロットル部分７４を通って燃料がそれほど急速に流れ得ない制御室３２内よりも急速に増加する。第１の端面４４側の低圧と比較して第２の端面４６側の燃料の圧力が増大することで、環状面に対する圧縮力と共に、スライド弁体４２が制御体５０から急速に離昇し、それによってスライド弁体４２と制御体５０の間に隙間６８が形成されることになる。これによって、スロットル導入部６６を介して制御室３２内の圧力がより急速に上昇し、これ関連して、閉鎖ばね２４の付勢力に補助された噴射弁部材２２が噴射弁座１８の方向に移動してこれに当接し、噴射動作の終了にいたる。

スライド弁体４２の第１の端面４４側と第２の端面４６側の圧力が略等しくなると、スライド弁体４２は、ばね要素９８の作用により再び制御体５０に当接するように移動する。

スロットル入口６４がない場合、燃料噴射弁、特にスライド弁体４２は、スロットル入口６４がないこと以外は、上述し、図示したものと同一に設計することができる。

噴射動作開始時の動作は、高圧室２０から燃料が流れないため、制御室３２の圧力低下がやや速く起こることを除いて、上述した動作と同じである。

噴射動作の終了のために、制御通路５８が閉じられると、上述した環状面に対する圧縮力とともに第２の端面４６に作用する燃料の力が、制御室３２内の燃料および任意選択で存在するばね要素９８によってスライド弁体４２に作用する力よりも大きくなると、スライド弁体４２は制御体５０から離昇する。スライド弁体４２が制御体５０から離昇するとすぐに、燃料は結果として形成された隙間６８およびスロットル導入部６６を介して、またスロットル通路４８も介して、高圧室から制御室３２に流入し、これにより制御室３２内の圧力が急速に上昇し、関連して噴射弁部材２２が噴射弁座１８に向かって移動することになる。

Claims (11)

1. 内燃機関の燃焼室内に燃料を間欠的に噴射する燃料噴射弁であって、
   高圧燃料のための高圧入口（16）および噴射弁座（18）を有するハウジング（14）を有し、
   ハウジング（14）内に配置され、高圧入口（16）から噴射弁座（18）へ延びる高圧室（20）を有し、
   噴射弁座（18）と相互作用し、ハウジング（14）内に長手方向に移動可能に配置され、噴射弁座（18）の方向にばねで付勢される噴射弁部材（22）を有し、
   噴射弁部材（22）に形成され、一端が高圧室（20）の境界を定め、他端が制御室（32）の境界を定める複動式の制御ピストン（26）を有し、
   長手軸（38）を定める摺動嵌合部（40）に案内され、制御室（32）に面する第１の端面（44）、第１の端面と反対側の第２の端面（46）、および第１の端面と第２の端面（44，46）の間に配置されるスロットル通路（48）を有するスライド弁体（42）を有し、
   前面（52）がスライド弁体（42）側を向いてスライド弁座（54）を形成し、スライド弁体（42）の第２の端面（46）と相互作用し、前面側（52）から進み、スロットル通路（48）に連通し、パイロット弁（60）により低圧室（62）に連通可能かつ低圧室(62)と分離可能な制御通路（58）を有する制御体（50）を有し、
   スロットル通路（48）と制御通路（58）は、スライド弁体（42）がスライド弁座（54）から離昇したときに形成される隙間（68）を介して高圧室（20）に連通し、スライド弁体(42)は、第２の端面（46）から延びるスロットル導入部（66）であって、制御室（32）に通じ、スライド弁体（42）が制御体（50）に当接したときに閉じられ、スライド弁体（42）が制御体（50）から離昇したときに高圧室（20）に連通するスロットル導入部（66）を有しており、
   第１の端面（44）から延び、止まり孔の形態であり、長手軸（38）に対して少なくともほぼ中央に延びる凹部（70）がスライド弁体（42）に形成され、スロットル通路（48）は凹部（70）から第２の端面（46）まで延び、スロットル導入部（66）は凹部（70）に通じていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. スロットル通路（48）は、好ましくはポケット状の窪み（76）を有し、窪み(76)は、スライド弁体（42）に形成され、第２の端面（46）に向かって開口し、スロットル通路（48）のスロットル部分（74）が通じている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. スロットル導入部（66）は、長手軸（38）に少なくとも略平行に延び、長手軸（38）に少なくともほぼ隣接している、ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 第２の端面（46）は、好ましくはスロットル入口の第２の端面側の口（84）の周りを直接延びる環状の口部封止ビード（86）と、スライド弁体（42）の半径方向外側を側面（88）に沿って延びるリング封止ビード（90）とを有し、口部封止ビード（86）およびリング封止ビード（90）は、スライド弁座（54）と相互作用するように構成され、半径方向内側の口部封止ビード（86）および半径方向外側のリング封止ビード（90）は、端部くぼみ（92）の境界を定め、端部窪み(92)は、環状円盤の形態であり、スロットル通路（48）が通じており、制御体（50）に向かって、好ましくは全面にわたって開口する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 窪み（76）は、端部窪み（92）に向かって、好ましくは全面にわたって開口することを特徴とする請求項２または４に記載の燃料噴射弁。
6. 凹部（70）内にばね要素（98）が配置され、該ばね要素は、凹部（70）内の一方の側でスライド弁体（42）に支持され、他方の側で噴射弁部材（22）に支持されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
7. 長手軸（38）の方向に第1の端面（44）から測定した凹部（70）の長さ（L）が、第１の端面と第２の端面（44、46）との間の距離（A）の少なくとも半分、好ましくは少なくとも約４分の３であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
8. 凹部（70）の最小断面積は、スロットル導入部（66）の最小断面積とスロットル通路（56）の最小断面積の和の少なくとも５倍であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
9. スロットル通路（48）および制御通路（58）が、スライド弁体（42）に形成されたスロットル入口（64）を介して高圧室（20）に、好ましくは常時連通していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
10. スロットル入口（64）が窪み（76）に通じていることを特徴とする請求項２または９に記載の燃料噴射弁。
11. スライド弁体（42）は、第２の端面（46）側を向いた端部に、高圧燃料が作用する外周テーパ部（148）を径方向外側に有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
    
    

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